KR960016857B1 - 원통상 필터 - Google Patents

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Abstract

요약없음.

Description

원통상 필터
제1도는 여과시험의 개념도이고,
제2도는 카보랜덤 #600의 입자 크기 분포도이며,
제3도 내지 제5도는 케이크 포집량과 압력손실의 관계를 나타낸 그래프이다.
본 발명은 구성이 신규한 원통상 필터(cylindrical filter)에 관한 것이다.
현재 시판되고 있는 원통상 필터로는, 직포 또는 부직포를 로울형태로 감고 열 또는 수지를 사용하여 접착시킨 것, 또는 방적사 또는 멀티필라멘트 등의 섬유속(fiber bundle)을 유공통 등의 심재(core material)에 감아 붙인 것(이하, 와인드 타입이라고 할때가 있다)등의 각종 필터가 알려져 있으나, 제조방법의 간편성 때문에 멀티필라멘트를 사용하는 와인드 타입의 필터가 많이 사용되고 있다.
와인드 타입의 필터에는, 소요되는 기계적 강도를 갖게 하기 위하여, 섬유속은 특정 장력하에서 권취하여야 하며, 섬유 간격이 넓은 것을 수득하기가 곤란하다. 특히 섬유속이 멀티필라멘트인 경우에는, 각 성분 단사를 잡아 당겨서 가지런하게 해야 하므로, 단섬유 간극 뿐만아니라 섬유속 간극도 좁아지기 쉽다. 따라서, 이와같은 필터에서는 고형물은 필터의 표면 근처에서만 포착되기 쉽고, 비교적 단시간에서 통수 저항(通水 抵抗)이 상승하는, 소위 여과 수명이 짧다는 결점이 있다. 이와 같은 결점을 피하기 위하여, 권취 시작에서부터 권취 종료까지 서서히(또는 단계적으로) 장력을 작게 하면서 감아 붙이거나, 필터의 외층에는 굵은 섬유를 사용하는 등의 수단으로 외층을 거칠게하고, 내층을 조밀하게 할 수도 있으나, 공정이 복잡해지는 새로운 결점이 발생한다.
본 발명자는, 위에서 언급한 바와 같은 와인드 타입 필터의 결점을 없애고 여과수명이 긴 필터를 수득하기 위해 예의 검토한 결과, 인터레이스사[이는 융점 차이가 20℃ 이상인 복수성분으로 이루어진 열접착성 복합섬유를 20중량% 이상 함유하고 인터레이스 강력에 15×D(mg)이상인 인터레이스부를 2개소 이상/m갖는다]를 15×D(mg) 이하의 장력으로 심재에 원형 형태로 감아 열처리하고, 열접착성 복잡섬유의 저융점 성분의 융착에 의해 일체화시킴으로써 소기의 목적을 달성할 수 있음을 알아내고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
본 발명에서 사용되는 열접착성 복합섬유는 융점 차이가 20℃ 이상인 복수성분을 병렬형(竝列型), 시이드-코어형 또는 해도형(海島型)으로 배열하여 저융점 성분이 섬유 표면에 존재하도록 한 복합섬유이다. 이와 같은 복합 섬유의 원료로서 고융점성분으로서는 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리프로필렌, 폴리염화비닐 등이 있으며, 또한 저융점 성분으로서는 저융점 폴리에스테르, 저융점 폴리아미드, 저융점 폴리프로필렌, 각종 폴리에틸렌 또는 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체 등을 예시할 수 있다. 열접착성 복합섬유에 사용되는 원료 및 이의 조합, 복합 형식, 섬도 등의 여러 조건은 필터의 용도(투수성, 내열성, 내압성 등)에 맞추어서 적절히 선택하지만, 일반적으로 단사 데니어가 1.0 내지 100d 정도인 것이 바람직하게 사용된다.
열접착성 복합섬유는 그 자신 단독의 멀티필라멘트로서 사용할 수 있으나, 이러한 복합섬유(20중량% 이상)와 다른 종류의 장섬유와의 혼합 멀티필라멘트로서 사용할 수도 있다. 다른 종류의 장섬유로서는 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리올레핀 등의 장섬유로서, 열접착성 저융점 성분보다 융점이 높은 것이다. 이들 멀티필라멘트가 권축을 갖는 경우는, 수득된 필터는 섬유간 공극이 커지므로 바람직하다. 권축은 섬유의 자발권축일 수도 있으며, 또한 스터핑 박스 등의 수단에 의해 부여된 2차원 권축 또는 3차원 권축일 수 있다.
본 발명에 있어서, 멀티필라멘트는 15×D(mg) 이상의 인터레이스 장력을 갖는 인터레이스부를 2개소 이상/m까지는 인터레이스사로서 사용된다. 여기서, 인터레이스부의 수는, 길이 1m의 시료에 15×D(mg)의 초하중을 걸어 1분 후 정확하게 50cm 간격의 표시선을 남기고, 하중을 제거하고, 하중 제거 후에도 여전히 표시선 사이에 존재하는 인터레이스부의 수를 측정하고, 5개 시료의 평균치로부터 구한다. 또한, D는 멀티필라멘트의 총 데니어수이며, 일반적으로 D=50 내지 1,0000d의 것이 사용된다. 멀티필라멘트에 인터레이스부를 부여하는 수단에는 특별한 제한은 없으며, 상온 또는 고온의 고압 기체를 사용하는 통상적인 인터레이스 장치를 사용할 수 있다. 인터레이스사를 15×D(mg) 이하의 장력으로 소망하는 두께로 권취한다. 권취장력이 15×D(mg)을 초과하면 인터레이스 부분이 개섬되기 때문에 바람직하지 않다. 권취에 사용되는 심재는, 비공질(非孔質)의 관 또는 봉의 경우에는, 필터 성형 후에 빼내지만, 다공질의 관인 경우에는 필터 속에 남겨 둘 수 있다. 예를 들면, 폴리에틸렌과 폴리프로필렌을 시이드/코어형으로 배치한 복합섬유로 이루어진 웹을 가열하면서 관 모양의 권취함으로써, 섬유의 접점이 폴리에틸렌의 융착에 의해 고정된, 견고하면서 다공질의 성형체가 수득된다. 이러한 성형체를 다공질의 관으로서 사용하고 필터 속에 잔류시킴으로써 외층에만 인터레이스사를 사용하는 이중층 구조의 필터를 수득할 수 있다.
섬유 접점을 고정하기 위한 열처리는 열접착성 복합섬유의 복합성분의 융점간의 온도로 가열함으로써 실시된다. 열처리는 권취공정과 동시에 실시할 수도 있으며, 권취공정 후에 실시할 수도 있다. 열처리를 권취 공정과 동시에 실시하는 경우에는, 가열실을 통과시킨 인터레이스사를 권취하는 방법 또는 권취하는 동안 원통상 물체의 표면을 가열하는 방법 등이 있다. 열원(heat source)으로서는 적외선 또는 고온 가스 등이 사용될 수 있다. 권취한 후에 가열하는 경우는, 권취된 원통상 물체의 외측으로부터 내측으로 고온가스를 통과시키는 방법이 사용될 수 있다.
인터레이스사는 인터레이스 부분이 묶여져서 가늘어져 있다. 본 발명에 있어서는 인터레이스사를 이의 인터레이스 부분이 해섬되지 않은 상태에서 권취하여 필터로 성형하고, 필터층 전체에 인터레이스 부분에 상당하는 공간을 남기므로 필터는 압력손실을 작을뿐아니라 필터층 내부까지가 케이크를 포집하기 때문에 케이크 포집에 위한 압력손실의 증가도 작고, 여과 수명도 길다. 또한, 본 발명의 필터는 열접착성 복합섬유의 저융점 성분에 의해 섬유 사이에 접착되어 있으므로, 접착점은 작은 동시에 필터 전체에 균질하게 분산하여 존재하며, 따라서 필터는 공극률과 강도가 모두 크다.
실시예
실시에와 비교실시예에 의거하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다. 또한, 각각의 예에서 사용한 케이크 포집량-압력손실 및 여과정도(filtration accuracy)의 측정은 다음 방법으로 실시한다.
케이크 포집량-압력손실
제1도에 도시되어 있는 바와같이, 하우징(1)에 2개의 필터(2)를 부착시키고, 펌프(3)에 의해 35ℓ/의 유량으로 물을 순환시키면서 필터 입구와 출구의 압력 차이(압력손실)을 측정하고, 계속하여 소정의 케이크 용액 20ml(케이크량 2g)를 수소(4)에 첨가하여, 수조 속의 물이 투명하게 된 시점에서 압력 손실을 측정한다. 순환 여과를 계속하면서, 케이크 용액 첨가와 압력 손실의 측정을 반복하여 케이크 첨가량(포집량)과 압력 손실의 값을 구한다. 또한, 소정의 케이크 용액이란, 활성탄(시라사기 c, 입자 직경 3㎛ 이하 80%)25%, 연마 미립(FO#1200, 입자 직경 5 내지 15㎛ 90%) 50% 및 카보랜덤(#200, 입자직경 35 내지 110㎛ 90%) 25%로 이루어진 혼합 분말을 10% 함유하는 현탁액(모두 중량%)이다.
여과정도
제1도에 도시되어 있는 장치와 동일한 장치를 사용하여, 하우징에 필터 1개를 부착시키고, 펌프로 50l/분의 유량으로 물을 순환시켜, 수소에 케이크(카보랜덤 #600)를 20g 첨가한다. 케이크를 첨가한 지 2분 후에 여과수를 100ml 샘플링하고, 멤브레인 필터(1㎛ 이상을 포집할 수 있는 것)로 여과한 다음, 멤브레인 필터에 포집된 케이크의 입자 크기를 입자 크기 분포 측정기로 측정하여, 원료의 입자 크기 분포와 비교하여 각가의 입자 직경에 따른 포집효율을 산출한다. 포집효율이 75% 이상으로 되는 최소 입자 직경을 여과 정도로 한다. 카보랜덤(#600)의 입자 크기 분포를 제2도에 도시한다.
실시예 1 내지 3, 비교실시예 1
폴리에스테르(코어 성분)와 고밀도 폴리에틸렌(시이드 성분)을 복합비 50/50으로 용융방사하고, 3차원 권축을 부여한 열접착성 복합섬유로 이루어진 멀티필라멘트(단사 데니어 2.8d, 필라멘트수 700개, 총 데니어 수 D=1960d)를 고압 공기 분출형 인터레이서를 사용하여 인터레이스 가공하여, 각종 인터레이스사를 수득한다.
크릴로부터 인출한 인터레이스사를 130℃의 열풍 순환식 가열실과 150℃의 원적외선식 가열실의 순서로 통과시켜 열처리하고, 이어서 직경 300mm의 스테인레스 파이프에 길이 30mm까지 권취하여, 외부 직경이 70mm로 될때까지 감는다. 권취를 종료한 후에 방치하여 냉각시키고, 스테인레스 파이프를 빼낸 다음, 양단부를 절단하여, 길이가 250mm이고 외부 직경이 70mm이며 내부 직경이 30mm이고 충전밀도가 약 0.28 내지 0.29g/㎤인 원통상 필터를 수득한다. 이들 필터의 여과성능을 제1표와 제3도에 나타낸다.
[제1표]
Figure kpo00001
실시예 4 내지 6 및 비교실시예 2
폴리프로필렌과 고밀도 폴리에틸렌을 복합비 50/50으로 병렬형으로 복합방사하고, 3차원 권축을 부여한 열접착성 복합섬유로 이루어진 멀티필라멘트(단사 데니어 17.9, 필라멘트수 120, 총 데니어수 D=2148d)를 사용하는 이외에는 실시예 1 내지 3 및 비교실시예 1과 동일하게 실시하여 각종 필터를 수득한다. 이들 필터의 여과성능을 제2표와 제4도에 나타낸다.
[제2표]
Figure kpo00002
실시예 7, 8 및 비교실시예 3
폴리프로필렌과 고밀도 폴리에틸렌을 복합비 50/50으로 병렬형으로 복합방사하고, 3차원 권축을 부여한 열접착성 복합 섬유로 이루어진 멀티필라멘트(단사 데니어 2.5d, 필라멘트수 350, 총 데니어수 D=840d)와 3차원 권축가공한 폴리프로필렌 멀티필라멘트(단사 데니어 3.5d, 필라멘트수 240, 총 데니어수 D=840d)를 잡아당겨 가지런하게 한 혼합 멀티필라멘트를 사용하는 이외에는 실시예 1 내지 3 및 비교실시예 1과 동일하게 실시하여 각종 필터를 수득한다. 이들 필터를 여과성능을 제3표와 제5도와 나타낸다.
[제3표]
Figure kpo00003
제1표 내지 제3표와 제3도 내지 제5도로부터, 본 발명의 원통상 필터는 여과 수명이 긴 우수한 필터임을 알 수 있다.

Claims (4)

  1. 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리프로필렌 및 폴리비닐 클로라이드로부터 선택된 고융점 성분과 저융점 폴리에스테르, 저융점 폴리프로필렌 저융점 폴리아미드, 저융점 폴리에틸렌 유도체 및 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체로부터 선택된 저융점 성분을 포함하는 복수성분으로 이루어지며 고융점 성분과 저융점 성분 사이의 융점 차이가 20℃ 이상인 열접착성 복합섬유(A) 20중량% 이상과 폴리에스테르, 폴리아미드 및 폴리올레핀으로부터 선택된 다른 유형의 섬유(B) 80중량% 미만을 함유하고 인터레이스 강력이 15×D(mg)(여기서, D는 인터레이스사의 총 데니어 수이다)이상인 인터레이스부를 2개소 이상/m 갖는 인터레이스사를 15×D(mg)이하의 장력으로 원통 형태로 감아 올리고, 또한 섬유 접점이 열접착성 복합섬유의 저융점 성분의 융착에 의해 고정되어 있음을 특징으로 하는 원통상 필터.
  2. 제1항에 있어서, 인터레이스사를 필터의 외층에만 사용한 원통상 필터.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 열접착성 복합섬유가 2차원 권취섬유인 원통상 필터.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 열접착성 복합섬유가 3차원 권취섬유인 원통상 필터.
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